3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi

Deniz EKMEKÇİOĞLU, (Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Endüstri Ürünleri Tasarımı Bölümü, Samsun, Türkiye)
Ceren PEKŞEN (Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Seramik ve Cam Bölümü, Samsun, Türkiye)
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji
10 2
Yıl: 2021 Cilt: 9 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 1 - 11 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29109/gujsc.812235 İndeks Tarihi: 29-07-2022

3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi

Öz:
Kemik doku iskelelerinin tasarımı gelişen teknoloji ve üretim metodları ile değişmekte ve gelişmektedir. Tasarım ihtiyaçlarından bir tanesi olan dejeneratif hastalıklar sonucu ortaya çıkan osteoporoz nedeni ile kemik dokusu deformasyonu ve kaybı gibi kemik patolojileri, yaşamın kalitesini ve yaşam standartlarını olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle kemik rejenerasyonu için üç boyutlu biyoaktif kemik doku iskelelerinin geliştirilmesi, doku mühendisliği alanında büyük önem kazanmıştır. Kemik doku yapısının başarılı bir biçimde taklit edilebilmesinde kemik doku mühendisliği uygulamaları için tasarlanan biyomalzemelerde polimerler ve biyoaktif seramikler kullanılmaktadırlar. Hidroksiapatit (HA) ve biyoaktif camlar ile üretilmiş kemik doku iskeleleri yüksek biyouyumluluğa ve kemik dokusuna bağlanma özelliğine sahip olduğundan dolayı kemik rejenerasyonu için klinik potansiyele sahiptir. Ancak kemik dokusuna benzer gözenekli olarak tasarlanan HA ve biyoaktif cam kemik doku iskelelerin mekanik özellikleri özellikle yük taşıyan uygulamalar için uygun değildir. Mekanik özellikleri iyileştirmek amacıyla seramik, metal, polimer ve cam gibi ikincil fazların ilavesiyle HA bazlı kompozitler üretilmektedir. Kemik iskelesi üretiminde baskı prensipleri ve malzeme seçimine göre stereolitografi, toz tabakalı füzyon, malzeme ekstrüzyonu, binder jetleme ve üç boyutlu (3B) yazıcı ile şekillendirme gibi çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Geleneksel yöntemler; gözenek boyutu, geometrisi ve birbirine bağlılığı üzerinde sınırlı kontrol imkânı sunmaktadır. Ancak 3B yazıcı teknolojileri geliştikçe, kemik mikro mimarisini kontrol edilebilme becerisinde ilerlemeler kaydedilmiştir.
Anahtar Kelime: Tasarım 3B yazıcı Biyoseramikler Kemik Doku İskelesi

Belge Türü: Makale Makale Türü: Derleme Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] N. S. Binulal, M. Deepthy, N. Selvamurugan, K. T. Shalumon, S. Suja, U. Mony, ... & S. V. Nair, Role of nanofibrous poly (caprolactone) scaffolds in human mesenchymal stem cell attachment and spreading for in vitro bone tissue engineering—response to osteogenic regulators, Tissue Engineering Part A 16(2) (2010) 393-404.
  • [2] S. D. McCullen, Y. Zhu, S. H. Bernacki, R. J. Narayan, B. Pourdeyhimi, R. E. Gorga & E. G. Loboa, Electrospun composite poly (L-lactic acid)/tricalcium phosphate scaffolds induce proliferation and osteogenic differentiation of human adipose-derived stem cells, Biomedical materials, 4(3) (2009) 035002.
  • [3] M. Ngiam, S. Liao, A. J. Patil, Z. Cheng, C. K. Chan & S. Ramakrishna, The fabrication of nanohydroxyapatite on PLGA and PLGA/collagen nanofibrous composite scaffolds and their effects in osteoblastic behavior for bone tissue engineering, Bone, 45(1) (2009) 4-16.
  • [4] B. Thavornyutikarn, P. Tesavibul, K. Sitthiseripratip, N. Chatarapanich, B. Feltis, P. F. Wright & T. W. Turney, Porous 45S5 Bioglass®-based scaffolds using stereolithography: Effect of partial pre-sintering on structural and mechanical properties of scaffolds, Materials Science and Engineering: C 75 (2017) 1281-1288.
  • [5] H. Zhou & J. Lee, Nanoscale hydroxyapatite particles for bone tissue engineering, Acta biomaterialia, 7(7) (2011) 2769-2781.
  • [6] L. C. Hwa, S. Rajoo, A. M. Noor, N. Ahmad & M. B. Uday, Recent advances in 3D printing of porous ceramics: A review. Current Opinion, Solid State and Materials Science, 21(6) (2017) 323-347.
  • [7] F. Wang & M. S. Li, A biomimetic method of hydroxyapatite powders synthesized in simulated body fluid, Key Engineering Materials 297 (2005) 1371-1375.
  • [8] B. A. Dikici, S. Dikici, O. Karaman & H. Oflaz, The effect of zinc oxide doping on mechanical and biological properties of 3D printed calcium sulfate based scaffolds, Biocybernetics and Biomedical Engineering 37(4) (2017) 733-741.
  • [9] G. Turnbull, J. Clarke, F. Picard, P. Riches, L. Jia, F. Han, ... & W. Shu, 3D bioactive composite scaffolds for bone tissue engineering, Bioactive materials, 3(3) (2018) 278-314.
  • [10] D. G. Disler, T. R. McCauley, C. G. Kelman, M. D. Fuchs, L. M. Ratner, C. R. Wirth, & P. P. Hospodar, Fat-suppressed three-dimensional spoiled gradient-echo MR imaging of hyaline cartilage defects in the knee: comparison with standard MR imaging and arthroscopy, AJR American journal of roentgenology 167(1) (1996) 127-132.
  • [11] L. L. Hench & J. Wilson (Eds.), Clinical performance of skeletal prostheses (pp. 33-40). London: Chapman & Hall, 1996.
  • [12] P. Duchenne & G. W. Hastings, Metal and ceramic biomaterials. Vol. II 1984.
  • [13] J. B. Park & J. D. Bronzino (Eds.), Biomaterials: principles and applications. crc press, 2002.
  • [14] L. L. Hench & J. Wilson, Chapter 1. Introduction. An introduction to bioceramics. London (Inglaterra): World Scientific Publishing 1-25, 1993.
  • [15] E. Leonardi, G. Ciapetti, N. Baldini, G. Novajra, E. Verné, F. Baino & C. Vitale-Brovarone, Response of human bone marrow stromal cells to a resorbable P2O5–SiO2–CaO–MgO–Na2O–K2O phosphate glass ceramic for tissue engineering applications. Acta biomaterialia, 6(2) (2010) 598-606.
  • [16] S. Lopez-Esteban, E. Saiz, S. Fujino, T. Oku, K. Suganuma & A. P. Tomsia, Bioactive glass coatings for orthopedic metallic implants. Journal of the European Ceramic Society, 23(15) (2003) 2921-2930.
  • [17] R. Ravarian, F. Moztarzadeh, M. S. Hashjin, S. M. Rabiee, P. Khoshakhlagh & M. Tahriri, Synthesis, characterization and bioactivity investigation of bioglass/hydroxyapatite composite, Ceramics International 36(1) (2010) 291-297.
  • [18] B. M. Chen-Charpentier & H. V. Kojouharov, An unconditionally positivity preserving scheme for advectiondiffusion reaction equations. Mathematical and computer modelling, 57: 9 (2013) 2177-2185.
  • [19] H. Oudadesse, E. Dietrich, Y. L. Gal, P. Pellen, B. Bureau, A. A. Mostafa & G. Cathelineau, Apatite forming ability and cytocompatibility of pure and Zn-doped bioactive glasses. Biomedical Materials, 6(3) (2011).
  • [20] M. Sabbatini, F. Boccafoschi, M. Bosetti & M. Cannas, Adhesion and differentiation of neuronal cells on Zn-doped bioactive glasses, Journal of biomaterials applications, 28(5) (2014) 708-718.
  • [21] S. Nath, S. Kalmodia & B. Basu, Densification, phase stability and in vitro biocompatibility property of hydroxyapatite-10 wt% silver composites, Journal of Materials Science: Materials in Medicine 21(4) (2010) 1273-1287.
  • [22] P. Batra, & R. Kapoor, A novel method for heart rate measurement using bioimpedance, International Conference on Advances in Recent Technologies in Communication and Computing (2010) 443-445.
  • [23] G. Göller, F. N. Oktar, D. Toykan & E. S. Kayali, The improvement of titanium reinforced hydroxyapatite for biomedical applications. In Key Engineering Materials vol. 240 (2003) 619-622.
  • [24] B. C. Gross, J. L. Erkal, S. Y. Lockwood, C. Chen & D. M. Spence, Evaluation of 3D printing and its potential impact on biotechnology and the chemical Sciences, Analytical chemistry 86(7) (2014) 3240.
  • [25] C. L. Ventola, Medical applications for 3D printing: current and projected uses, Pharmacy and Therapeutics, 39(10) (2014) 704.
  • [26] H. N. Chia & B. M. Wu, Recent advances in 3D printing of biomaterials, Journal of biological engineering 9(1) 4 (2015).
  • [27] A. V. Do, B. Khorsand, S. M. Geary & A. K. Salem, 3D printing of scaffolds for tissue regeneration applications, Advanced healthcare materials 4(12) (2015) 1742-1762.
  • [28] H. Shao, Y. He, J. Fu, D. He, X. Yang, J. Xie, ... & Z. Gou, 3D printing magnesium-doped wollastonite/β-TCP bioceramics scaffolds with high strength and adjustable degradation, Journal of the European Ceramic Society, 36(6) (2016) 1495-1503.
  • [29] Q. Fu, E. Saiz & A. P. Tomsia, Bioinspired strong and highly porous glass scaffolds, Advanced functional materials, 21(6) (2011) 1058-1063.
  • [30] S. J. Hollister, Porous scaffold design for tissue engineering, Nature materials, 4(7) (2005) 518-524.
  • [31] B. Leukers, H. Gülkan, S. H. Irsen, S. Milz, C. Tille, M. Schieker & H. Seitz, Hydroxyapatite scaffolds for bone tissue engineering made by 3D printing. Journal of Materials Science: Materials in Medicine 16(12) (2005) 1121-1124.
  • [32] J. Messelbeck & L. Sutherland, Applying environmental product design to biomedical products research, Environmental health perspectives, 108(suppl 6) (2000) 997-1002.
  • [33] Rayna, T., Striukova, L., & Darlington, J. Co-creation and user innovation: The role of online 3D printing platforms. Journal of Engineering and Technology Management, 37 (2015) 90-102.
  • [34] A. Bandyopadhyay, S. Bose & S. Das, 3D printing of biomaterials. MRS bulletin, 40(2) (2015) 108- 115.
  • [35] S. M. Giannitelli, D. Accoto, M. Trombetta & A. Rainer, Current trends in the design of scaffolds for computer-aided tissue engineering, Acta biomaterialia, 10(2) (2014) 580-594.
  • [36] A. Butscher, M. Bohner, S. Hofmann, L. Gauckler & R. Müller, Structural and material approaches to bone tissue engineering in powder-based three-dimensional printing, Acta biomaterialia, 7(3) (2011) 907-920.
  • [37] C. H. Chang, C. Y. Lin, F. H. Liu, M. H. C. Chen, C. P. Lin, H. N. Ho & Y. S. Liao, 3D printing bioceramic porous scaffolds with good mechanical property and cell affinity, PloS one, 10(11) (2015).
  • [38] S. H. Irsen, B. Leukers, C. Höckling, C. Tille & H. Seitz, Bioceramic granulates for use in 3D printing: process engineering aspects. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Entwicklung, Fertigung, Prüfung, Eigenschaften und Anwendungen technischer Werkstoffe, 37(6) (2006) 533-537.
  • [39] S. V. Murphy & A. Atala, 3D bioprinting of tissues and organs. Nature biotechnology 32(8) (2014) 773.
  • [40] A. Özyuğuran-Arı̇foğlu, Stronsiyum Katkılı Biyocam ve Bakır Nanoparçacıklarından 3D Kompozit Yapı İskelesi Üretimi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji , 6 (3) (2018) 558-569 . DOI: 10.29109/gujsc.
APA Ekmekçioğlu D, Peksen C (2021). 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. , 1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
Chicago Ekmekçioğlu Deniz,Peksen Ceren 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. (2021): 1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
MLA Ekmekçioğlu Deniz,Peksen Ceren 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. , 2021, ss.1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
AMA Ekmekçioğlu D,Peksen C 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. . 2021; 1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
Vancouver Ekmekçioğlu D,Peksen C 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. . 2021; 1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
IEEE Ekmekçioğlu D,Peksen C "3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi." , ss.1 - 11, 2021. 10.29109/gujsc.812235
ISNAD Ekmekçioğlu, Deniz - Peksen, Ceren. "3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi". (2021), 1-11. https://doi.org/10.29109/gujsc.812235
APA Ekmekçioğlu D, Peksen C (2021). 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 9(1), 1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
Chicago Ekmekçioğlu Deniz,Peksen Ceren 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 9, no.1 (2021): 1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
MLA Ekmekçioğlu Deniz,Peksen Ceren 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol.9, no.1, 2021, ss.1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
AMA Ekmekçioğlu D,Peksen C 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2021; 9(1): 1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
Vancouver Ekmekçioğlu D,Peksen C 3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2021; 9(1): 1 - 11. 10.29109/gujsc.812235
IEEE Ekmekçioğlu D,Peksen C "3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 9, ss.1 - 11, 2021. 10.29109/gujsc.812235
ISNAD Ekmekçioğlu, Deniz - Peksen, Ceren. "3B Yazıcıların Kemik Doku İskeleleri Tasarımına Etkisi". Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 9/1 (2021), 1-11. https://doi.org/10.29109/gujsc.812235
Sayfa Oluşturulma Tarihi
23-04-2024 23:30

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları